散热片加工工艺及成型技术
变压器用片式散热器的冷滚压、冲压复合成形工艺
产 品 规 格 尺 寸 ： 变 压 器 用 片 式 散 热 器 行 业 标 准 按
占地 面 积 大 ， 资 高 ， 产 效 率 低 ， 量 、 值 小 ， 本 投 生 产 产 成 高 。 自行 设 计 开 发 研 制 连 续 自动 冷 滚 压 成 形 机 组 ， 经 投
入 实 际 生 产 应 用 ， 产 线 自动 化 程 度 大 大 提 高 ， 料 、 生 下 冲 孔 、 换 工 装 模 具 、 工 序 的人 工 转 运 等 多 道 工 序 的 更 各 人 数 大 幅 减 少 ， 生 产 线 的 人 数 与 新 生 产 线 的 比例 约 原 为 ３ ５： ， 品 结 构 简 单 、 本 低 、 ． １产 成 占地 少 ， 作 简 便 、生 产 符 合 变 压 器 用 片 式 散 热 器 行 为
业 标 准 《 Ｂ／ ３ ７—１ ９ ） 定 的 各 系 列 产 品 ， 足 广 Ｊ Ｔ５ ４ ９９ 规 满
大 的客 户 要 求 ， 须 研 制 一 种 滚 压 、 压 复 合 成 形 设 备 必 冲
程 中再 压 平 ， 最 后 留 下 滚 压 痕 迹 ， 品 不 美 观 。 但 产
２３ ． 加 工 设 备 的 ｘ ４－ 工 序 、 作 循 环 －－ ￣ ：、 动
周 边 缝 焊 ， 组 装 焊 成 图２ 热 器 产 品 。 再 散
２ 冷滚压 、 冲压 复合成 形原理
２ １ 原 材 料 规 格 与 材 质 ．
形 ； 寸 ２× ＋厶长 度 范 围 ， 次 由 冲 压 加 工 成 形 ， 尺 每 其
中尺 寸 厶为 切 断 长 度 。
在 大 型或特 大型 变压 器 用 片式 散热 器 的生 产 中 ， 如 果 片 宽 大 于 或 等 于 ４ ０ｍｍ、 ２ ８ ５ ０ｍｍ， 心 距 １０ ０— 中 ０ ４ ０ ０ｍｍ， 纯 采 用 冲 压 成 形 工 艺 ， 使 是 ５ ０ｔ 力 ０ 单 即 ０ 压
散热器几种加工工艺的对比
散热器几种加工工艺的对比技术的最终表达载体是产品，当原始选材确定之后，制作工艺就成为保证产品质量至关重要的因素。
在解释散热器的工艺前，我们先简单重复一遍散热器的构成。
散热器由顶部的风扇和下部的散热片组成。
而散热片则包括底座和鳍片两部分。
根据制作工艺的不同，底座和鳍片可以是一体的材质（如纯铜），也可以是由不同材质组成的合体（如底座采用铜，而鳍片采用铝）。
悬翼风扇根据空气动力学原理，采用机翼与扰流器结构设计理念，合理的提高了扇叶与散热片之间的高度，使之悬于散热片之上的最佳“气压分隔点”，这样的设计会使流经散热片下端的气流速度增高，产生下压力，避免气流徘徊在风扇与散热片之间，令气流更顺畅的吹向散热片底部，同时也有效的避免因空气乱流而产生的噪音。
PWM脉宽调制PWM脉宽调制是开关型稳压电源中的术语。
PWM开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下,通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。
目前，主流的Intel主板与AMD主板均具备了支持PWM功能的风扇控制器。
主板会根据从处理器内部二极管读取的CPU温度数据，往风扇速度控制器输出的PWM信号，以此来驱动支持PWM功能的风扇（四线风扇），以实现器件温度高时风扇转速高，使快速冷却；器件温度下降时，风扇转速随之也降低；若器件的温度降到设定的阈值温度以下时，风扇停转。
这种PWM风扇速度控制器使风扇运行时噪声最小、节能、并能延长风扇的寿命，实现了散热性能和噪音的平衡。
镶铜工艺利用金属材料的热胀冷缩特点，先将铝散热片进行高温处理，然后将冷却后的铜芯（多为圆柱形）压塞进经过CNC（数控车床）铣好的孔中，最后再次进行整体的冷却处理。
由于没有使用第三方介质，塞铜工艺可以大幅度降低接触面间的热阻，不但保证了铜铝结合的紧密程度，更充分利用了两种金属材料的散热特性。
在经过塞铜工艺处理后，散热器底面往往还要经过“铣”和“磨”处理。
铣工艺针对塞铜处理中的铜芯。
磨工艺则针对整个散热片底部进行磨平处理。
散热器生产工艺流程
散热器生产工艺流程
散热器是一种常见的电子产品散热附件，用于散热设备的散热和降温。
下面是散热器的生产工艺流程：
1. 材料准备：散热器的主要材料是铝合金，因其具有良好的导热性能和轻便的特点，所以非常适合用于散热器的制作。
在生产前，需要准备好符合要求的铝合金板材。
2. 材料切割：将铝合金板材按照散热器的设计要求进行切割，通常使用数控切割机对板材进行切割和加工。
3. 冲孔：根据散热器设计的需要，在切割好的铝合金板材上进行冲孔加工，以便后续组装时方便安装其他附件。
4. 折弯成型：通过数控冲床对冲孔后的铝合金板进行折弯成型，使其形成散热器的结构。
折弯成型也可以通过模具和液压机等设备来完成。
5. 焊接：将多个成型的部件进行焊接，使其形成一个完整的散热器。
焊接通常采用TIG焊接（钨极氩弧焊）或MIG焊接
（金属惰性气体焊接）进行，以保证焊接质量和强度。
6. 表面处理：将焊接好的散热器进行表面处理，通常采用喷砂、氧化、喷漆等方式进行，以增加散热器的耐腐蚀性和美观度。
7. 检测和质检：对生产的散热器进行检测和质量检查，确保散热器符合设计要求和使用要求。
8. 包装和出货：将合格的散热器进行包装，并准备好出货相关的文件和运输事宜，以便将散热器送往客户。
以上是散热器的主要生产工艺流程，通过这些工艺流程，可以生产出质量符合要求的散热器产品。
不过需要注意的是，不同的散热器生产厂家可能会有一些差异和特殊的工艺，因此具体生产工艺可能会有所不同。
铜散热器生产工艺
铜散热器生产工艺
一致
一、散热片：
1、选择材料：优先考虑使用表面为静电粉末喷涂的铜散热片，可以
带热效率更高。
2、切割：使用特制的铜切割机，将铝制的散热片切割为指定的尺寸
和形状，以便可以用于生产各种类型的散热器。
3、焊接：使用铜极螺旋焊接机，将多个切割的散热片焊接在一起，
形成单一的散热片。
二、加工：
1、折弯：使用折弯机将散热片折弯，使其成为所需的形状，并与相
邻的散热片保持键合状态。
2、压纹：在散热片的内部空隙设置压纹，以保证散热片的固定和耦合。
3、安装：将散热片完美安装在基本结构上，以便将热传递到外部，
并减少热损耗。
三、其他处理
1、抛光：用抛光机将散热器表面抛光，使其光滑美观，提高可视性。
2、局部阳极氧化：在部分散热片上进行局部阳极氧化，以改善其外观。
3、粉末涂漆：使用粉末涂漆技术，在散热器表面涂上特定的颜色，以改善其外观。
四、测试
1、压力测试：在散热器上建立模拟试验场景，应用特定的压力，以检测换热片的热传导性能和热耗损情况。
2、泄漏测试：进行模拟试验，检测散热器是否存在泄漏，确保其在使用过程中不会出现泄。
散热片生产流程
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散热片生产流程
三、 Heat Sink的发展
2、散热片的运用
1997年8月，NVIDIA再次进入3D图形芯片市场，发布了NV3，也就 是Riva 128图形芯片，Riva 128是一款128bit的2D、3D加速图形核心， 核心频率为60MHz，核心的发热也逐渐成为问题，散热片的运用正式进 入显卡领域。
3、风冷散热时代来临
丽台专利散热系统TwinTurbo-II（第二代全覆式双涡轮散热风 扇），散热片完全地覆盖整张卡，启动时空气会顺着一个方向经两把风 扇一出一入，能够有效地将芯片及显存的热力迅速带走。而且两把球轴 承风扇能有效减低噪音，再加上金属散热网令寿命更长久。
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散热片生产流程
三、 Heat Sink的发展
一、 Heat Sink的材料简介
2、 1100材料的简介：材料的化学成分
合金編號 Alloy No.
Si(硅) Fe(鐵)
化學成份 Chemical Composition(%)
Cu(銅)
Mn(錳) Mg(鎂) Cr(銘) Zn(鋅) Ti(銻)
Al(Min)(鋁)
1100
Si+Fe=0.95
0.05-0.20
(%)
1100-H16
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0.15-0.50 0.51-0.80 0.81-1.30
13.4
1
16.9
2
3
散热片生产流程
一、 Heat Sink的材料简介
2、 1100材料的简介：材料的特性与用途
合金編號 Alloy No.
特性 Characteristics
用途 Applications
散热器的工艺原理及制造
超过一定数值时，随着压力的继续增大，应力不增反降，金属表现得较为柔软，易于加工，但又并非液态，此温度下的临界压力即 降伏点）后，利用高压使其充填入锻造模具而成形。
利用散热表面积；此外，切割而成的鳍片排列密集，能在单位体积内获得更大的散热面积。 劣势：受到原材料等的影响，良品率低；为了保证一定的应力，切割过程中无法将鳍片切得很薄、很长，即瘦长比不足；提供更大
表面积的同时，片间距离短，过风空间较小，风阻较大。此外，相对铝挤压等适于大规模生产的成型工艺，精密切削的设备、人工成本 高，大规模生产资金投入过大。
优势：投资少、技术门槛低、开发周期短，易于投产；模具费用、生产成本低，产量大；适用范围广，既可制造单独散热片，也可 制造结合型散热片的鳍片部分。
劣势：鳍片形状相对简单，无法获得很大（大于 20）的瘦长比。 典型产品：几乎所有一体成形铝合金片状鳍片散热片。 3、精密切削： 一种独到的金属成形工艺，是最有望大范围应用的铜质散热片一体成形工艺。 “精密切削”的说法已经不知出自何处了，单从这 名字上很难想象实际的加工工艺，但结合英文名称 Skiving，就容易理解了。 Skiving，skive 的动名词，为切片之意。加工方法为：将一整块金属型材根据需要。利用精确控制的特殊刨床切割出指定厚度的薄片， 再向上弯折为直立状态，成为散热鳍片。
典型产品：热布斯系列散热器。
4、金属粉末喷射成形：
d 金属粉末喷射成形散热片主要采用高熔点、高热传导的材料(如铜)，其加工方式为：金属粉末高速喷射，直接做成散热片初胚，再利 e 用高温烧结，制成具有相当强度与密度的成品。主要应用于具有较高发热量又明显受空间限制的特殊需求电子产品上，制造成本与价格 r 均极高。 te 优势：金属粉末烧结一体成型，热传导率高；可加工具有复杂形状的散热片，设计者受限制较少。
散热片加工工艺和设计注意事项
4)具有吸引力的商品外观,一定的耐蚀性,以及阳极化着色的处理的能力.6063-T5型材成份：铝Al﹥98%，镁Mg0.45%～0.90%，硅Si0.20%～0.60%，铁Fe≤0.35%，铜Cu＜0.10%， 锌Zn＜0.10%，锰Mn＜0.10%，钛Ti＜0.10%，其它＜0.15%，ｅ.热管:1）从热力学的角度看，物体的吸热、放热是相对的，只要有温度差存在，就必然出现热从高温处向低温处传递的现象，有差别的只是传导速度。
热传递有3种方式：辐射、对流、传导，其中热传导最快。
目前用于计算机系统散热的热管一般是中空的圆柱形铝管或铜管，当中一部分空间充有易于蒸发的液体，管壁有吸液芯，由毛细多孔材料构成。
管中始终保持真空状态，因而当中的液体的蒸发温度与环境温度相近。
热管两端产生温差的时候，蒸发端（图中所示的红端）的液体就会迅速沸腾气化。
由于气化后蒸气压力较大，在压力差的作用下，产生的蒸气上升到冷却层（图中所示的蓝端）后冷凝成液体，液化释放热量，以实现把热量从蒸发端带向冷凝端。
利用液态和气态之间相变反应的高速度，热管的热传导效率比普通的纯铜高数十倍，甚至上百倍。
因此，应用热管技术可以在极短的时间内将热量从热管的热端传导到热管的冷端而不会在发热部位堆积，均匀地分布到散热片的各个鳍片上，极大的提高了散热片的导热性能。
液体在冷凝端凝结液化以后，通过毛细作用，流回蒸发端。
如此循环往复，不断地将热量带向温度低的一端。
2）热管技术用于芯片散热，有着以下的优点：1、可实现无噪音的高速度热传导；2、重量轻且构造简单；3、温度分布平均，可起均温或等温作用；4、热传输量大且热传送距离长；5、没有主动元件，本身并不消耗能量；6、可以在无重力力场的环境下使用；7、没有热传方向的限制，蒸发端以及凝结端可以互换；8、耐用、寿命长、可靠，易于存放和保管3）同时，它也存在以下的限制：1、目前而言，价格仍然较高2、采用热管要引入额外的热阻。
CPU散热片的冷锻工艺制定及机械手在其模具中的应用
（ 台州学院 机电与建筑工程学院，浙江 台州 ３８０ ） １０ ０
摘
要：分析 了Ｃ Ｕ 热片的成形工艺，并制定 出有效的成形工艺：半封 闭式冷模锻 ，开 Ｐ散
发 出结 构独 特 的模 具 。该模 具利 用 自主研 制开发 的一 套新 型机 械 手 送料 ，从 而把 连 续模 高 速及 材 料 利用 率 高 的优 点 结合 起 来 ，形 成特 殊 的 “ 续模 ”。 同 时 ，模 具还 具 有 其它 新 颖 连
芯片的速 度在不断提高 ，ＣＰ Ｕ散热 片的问题也 越来越突出 ，其原 因在于Ｃ Ｕ Ｐ 的工作温度关 系 到计算机的稳定性和使 用寿命，只有其工作温 度保持在合理的范围 内，计算机才 可能进行长 久有效的工作 。因此散热片的制造 问题显得更 为重要 ［ 】 。而冷锻 成形是一种精 密塑性 成形
ｒｔ ｆ ｈ ｒｊｃ ｄｅｗｅｅｃ ｍｂｎ ｄ Ｉ ｄ ｉ ｏ ａ，ｔｅｄｅｕ ｅ ｐ ｉｇ ｏｉｃｅ ｓ ａｉ ｏ ｅｐｏｅ ｔ ｉ ｏ ｔ ｒ ｏ ｉｅ ． ｎ ａ ｄｔ ｎｔ ｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ｓ ｒ ｓ ｎ ｒａ ｅ ｉ ｏｈ ｓ ｎ ｔ
ｔ ｏｒ ｎ ｏ ｃ ｎ ｏｌ ｎｇ ｉ ｈａ ｈｅ ｐ ｅ ｓ ｏ ｈ ｈｅ ｆ ｇｉ ｇ ｆ ｒ ｅ ａ ｄ ｐｒ ｏ ｓ ｔｍｅ ｔ ｔｔ ｒ ｓ ｎ ｔ ｅ ＣＰＵ ｎ ｉ ｄｅ ｏ ｉ ｒ ｅ ｔ ｉ ｆ ｎ ｏｒ ｒ ｔ ｍｐ ｏｖ ｈｅ ｆ ｒ ｉ ｇ ｑ ｌｔ ｏ ｍ ｎ ｕａ ｉｙ． Ａｎ ｓｇｎｓ ｓ ｈ ａ ｈｅ ｓ ｒ ｔ ｅ ｔ ｔｄｉ ａ ｓ ｍ ｂｌ ｓ ｑｕｉ ｋ ｙ ｉ ｒ ｒ ｔ ｄ ｄｅ ｉ ｕｃ ｓ ｔ ｔｕｃ ｕｒ ｈａ ｓ ｓ ｅ ｅ ｃ ｌ ｎ ｏ ｄｅ ｏ ｒ ｃ ｉｙ ｔ ｉ ｑ ｃ ｙ． ａ ｈｅ ｕｎ ｑ ｒ ｅ ｓｎｇ ｏｆ ｔ ｃ ａ ｔｕｃ ｕｒ ｒ ｄ ｐｔ ｄ． ｅ ｔｆ ｈｅ ｄ ｅ ｕｉ ｋｌ ｎｄ ｔ ｉ ｕｅ ｐ ｏｃ ｓ ｉ ｈｅ ｓ ｒ ｐ ｓｒ ｔ ｅ ｗｅ ｅ ａ ｏ ｅ Ｃｏｍｐａ ｅ ｔ ｈｅ ｔａ ｉｉ ｎａ ｅ ｈｅ ｍｅ ｈａ ｉ ａｌｅｌ ｃ ｒｃ ｌｉ ｅ ａ ｉ ｎ ｗａ ｅ ｌｚ ｄ ｗｉｈ ｒ ｄ ｗｉｈ ｔ ｒ ｄ ｔｏ ｌｄｉ ，ｔ ｃ ｎ ｃ － ｅ ｔｉ ａ ｎｔ ｇｒ ｔｏ ｓ ｒ ａ ｉ ｅ ｔ ｅ ｃ ｅ ｙ ａ ｒ ｉｔｉ ｒ ｖｅ ｎｔ Ｔｈ ｘ ｒｅ ｃ ｓｂ ｎｅ ｃ ａ ｏ ｏ ｈ ｒｄｅ ｉ ｅ ｓ ｉ ｆ ｉ ｎｃ ｎｄ ｐ ｏｆ ｍｐ ｏ ｍｅ ． ｅ ｅ ｐｅ ｉ ｎ ｅ ｉ ｅ ｆ ｉ ｌ ｔ ｅ ｓｇｎ ｒ ． ｉ ｔ Ｋｅ ｗｏｒ ：ｃ ｌ ｏ ｇｉ ｇ； ｃ ｄ ｆ ｒ ｉ ｅ ＣＰＵ ｎ； ｍｅ ｈａ ｉ ａ ｒ ｙ ｄｓ ｏ ｄ ｆ ｒ ｎ ｏｌ ｏ ｇ ｎｇ ｄｉ ； ｉ ｆ ｃ ｎ ｃ ｌａ ｍ
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1. 铝挤式散热片
铝材质由于本身柔软易加工的特点很早就应用在散热器市场，铝挤技术简单的说就是将铝锭高温加热后，在高压下让铝液流经具有沟槽的挤型模具，作出散热片初胚，然再对散热片初胚进行裁剪、剖沟等处理后就做成了我们常见到的散热片。
铝挤散热片的成本低，技术门槛要求也不高，不过由于受到本身材质的限制散热鳍片的厚度和长度之比不能超过1：18，所以在有限的空间内很难提高散热面积，故铝挤散热片散热效果比较差，很难胜任现今日益攀升的高频率CPU。
2. 塞铜式散热片
目前市场主流的散热片所用的主要材质无外乎铝和铜两种，而塞铜工艺则正是结合铝和铜各自优点应运而生的产物。
塞铜工艺是利用热胀冷缩的原理来完成的，将铝挤型散热片加热后将铜芯塞入其中，最后再进行整体的冷却。
由于没有使用第三方介质，塞铜工艺可以大幅度降低接触面间的热阻，不但保证了铜铝结合的紧密程度，更充分利用了铝散热快和铜吸热快的特性。
这种塞铜工艺成本适中散热效果也不错，是目前市场上的主流散热片类型。
3. 压固法
也就是将众多的铜片或铝片叠加起来，然后在两侧加压并将其截面进行抛光，这个截面与CPU核心接触，另外一面则伸展开来作为散热片的鳍片。
压固法制作的散热器其特点是鳍片数量可以做的很多，而且不需要很高的工艺就能保证每个鳍片都能与CPU核心保持良好的接触（或靠近），而各个鳍片之间也通过压固的方式有着紧密的接触，彼此之间的热量传导损失也会明显降低，正是因为压固法制作的散热器拥有众多的鳍片，这种散热器的散热效果往往不错，重量则比传统的散热器要轻的多。
4. 锻造式散热片
锻造工艺就是将铝块加热后利用高压充满模具内而形成的，它的优点是鳍片高度可以达到50mm以上，厚度1mm以下，能够在相同的体积内得到最大的散热面积，而且锻造容易得到很好的尺寸精度和表面光洁度。
但锻造时，因金属的塑性低，变形时易产生开裂，变形抗力大，需要大吨（500吨以上）位的锻压机械，也正因为设备和模具的高昂费用而导致产品成本极高，连许多超频发烧友都无福消受。
5. 接合型散热片
由于传统铝挤型散热片无法突破鳍片厚度和长度的比例限制，故而采用结合型散热片。
这种散热片是先用铝或铜板做成鳍片，之后利用导热膏或焊锡将它结合在具有沟槽的散热底座上。
结合型散热片的特点是鳍片突破原有的比例限制，散热效果好，而且还可以选用不同的材质做鳍片。
当然了，缺点也显而易见，就是利用导热膏和焊锡接结合鳍片和底座会存在介面阻抗问题，从而影响散热，为了改善这些缺点，散热片领域又运用了2种新技术。
首先是插齿技术，它是利用60吨以上的压力，把铝片结合在铜片的基座中，并且铝和铜之间没有使用任何介质，从微观上看铝和铜的原子在某种程度上相互连接，从而彻底避免了传统的铜铝结合产生介面热阻的弊端，大大提高了产品的热传导能力。
第二种是回流焊接技术，传统的接合型散热片最大的问题是介面阻抗问题，而回流焊接技术就是对这一问题的改进。
其
实，回流焊接和传统接合型散热片的工序几乎相同，只是使用了一个特殊的回焊炉，它可以精确的对焊接的温度和时间参数进行设定，焊料采用用铅锡合金，使焊接和被焊接的金属得到充分接触，从而避免了漏焊空焊，确保了鳍片和底座的连接尽可能紧密，最大限度降低介面热阻，又可以控制每一个焊点的焊铜融化时间和融化温度，保证所有焊点的均匀，不过这个特殊的回焊炉价格很贵，主板厂商用的比较多，而散热器厂商则很少采用。
6. 切削式散热片
相对于铝挤型散热片，切削工艺解决了散热片的鳍片厚长之比的限制。
切削工艺是利用特殊的刀具将整块材质削出一层层的鳍片，这种散热鳍片可薄至0.5mm，而且散热片的鳍片和底座是一体的，因而就不会出现界面阻抗的问题。
不过这种切削工艺在生产的过程中废料多和量品率低的影响使得成本居高不下，故而切削工艺主要偏向铜制散热片。
7. 可挠性散热片
可挠性散热片是先将铜或铝的薄板，以成型机折成一体成型的鳍片，然后用穿刺模将上下底板固定，再利用高周波金属熔接机，与加工过的底座结合成一体，由于制程为连续接合，适合做高厚长比的散热片，且因鳍片为一体成型，有利于热传导之连续性，鳍片厚度仅有0.1mm，可大大降低材料的需求，并在散热片容许重量内得到最大热传面积。